CN105529778A - 一种机器鱼水下无线充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器鱼水下无线充电装置，包括充电支架、控制装置和脱离装置，固定架包括设置在连接杆上端的板体和铰接在板体上的漏斗状壳体，漏斗状壳体的内壁与机器鱼的头部轮廓相切合；板体上防水密封设置有无线充电发射端装置，无线充电发射端装置包括无线充电发射模块、充电线圈。脱离装置包括水泵，水泵的出水端通过导管与漏斗状壳体的锥部连通，水泵与控制装置之间电连接。当机器鱼进入无线充电装置处进行充电时，机器鱼的头部与漏斗状壳体的内壁向切合，利用充电线圈与接收线圈之间道的电磁感应原理对电池进行充电；充电结束后，控制装置开启水泵，经过水泵的高压水经过导管冲击机器鱼的头部，使机器鱼脱离水下无线充电装置。

Description

一种机器鱼水下无线充电装置

技术领域

本发明属于水下机器人定位和无线充电技术领域，具体涉及一种机器鱼水下无线充电装置。

背景技术

近年来由于人口的增长，导致自然环境的破坏越来越严重，陆地资源也日趋紧张。而海洋蕴藏丰富的资源，对它进行保护和开发是未来发展大趋势。现在一些技术先进的国家已经加大了对海洋开发的投入，而要实现对海洋资源的开发和利用水下机器人成了研究的热门领域。

目前已经研究出来的水下自主机器人很多都是利用电池进行供电，利用电池供电存在的一个弊端是水下机器人必须有人进行实时的检测并获知机器人当前的电量，当机器人电量不足时要对机器人进行回收，并对其进行充电。这不仅要耗费大量的人力和财力，还存在一定的风险，如果因为操作人员的疏忽没有及时对电量耗尽的机器人进行回收，可能导致机器人的失联，损失严重。其次现在对水下机器人进行充电普遍是利用外露的电池充电接头，这种设计使机器人的外观不够简洁。并且外露的防水接头随着使用次数的增加，漏水的可能性增大，一旦防水接头漏水将导致机器人内部电路短路；其次当机器人下潜的深度增加后，防水接头发生渗漏的可能性也增加，也会造成机器人内部的电路短路。而采用水下无线充电装置对机器鱼进行无线充电，如何使机器鱼自动精确的与充电装置定位，并在充电结束后自动脱离充电装置是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器鱼水下无线充电装置，解决现有技术中机器鱼水不能在水下无线充电的技术问题。

为了解决该技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种机器鱼水下无线充电装置，用于对机器鱼在水中进行无线充电，包括充电支架、控制装置和脱离装置，所述充电支架包括底座、连接杆、固定架，连接杆设置在底座和固定架之间，连接杆的下端与底座固连，连接杆上端与固定架连接，充电支架通过底座固定在水中。所述固定架包括设置在连接杆上端的板体和设置在板体上的漏斗状壳体，漏斗状壳体的内壁能够与机器鱼的头部相切合；板体上密封设置有无线充电发射端装置，无线充电发射端装置包括无线充电发射模块、充电线圈，板体上靠近漏斗状壳体的锥部设置有凸台。所述控制装置密封设置在充电支架上，控制装置还包括检测模块，所述无线充电发射端装置与控制装置之间电连接，控制装置通过水下电缆与外部电源连接。所述脱离装置包括水泵，所述水泵的出水端通过导管与漏斗状壳体的锥部连通，所述水泵与控制装置之间电连接。

本发明所述机器鱼鱼头的下部设置有无线充电模块的接收端装置和充电电池，无线充电模块的接收端装置与充电电池之间电连接；接收端装置包括接收线圈、无线充电接收模块和接收端防水外壳，所述接收端防水外壳固定在鱼头的下部，接收线圈密封固定于接收端防水外壳端部。机器鱼的头部还设置有接近开关。

机器鱼的充电过程如下：当机器鱼的电量低于10%时，机器鱼停止作业并游向无线充电装置处进行无线充电，机器鱼从漏斗状壳体的开口端进入水下无线充电装置，且机器鱼的头部与漏斗状壳体的内壁相切合，机器鱼的无线充电接收模块与无线充电发射端装置位置相对应。此时，机器鱼头部的接近开关到漏斗状壳体锥部凸台的距离小于接近开关的感应距离，则接近开关信号传递给机器鱼的控制单元，该控制单元发送指令使机器鱼处于休眠状态，保证机器鱼能够在稳定状态充电。利用充电线圈与接收线圈之间道的电磁感应原理对电池进行充电，充电线圈与接收线圈耦合，其间隙在5mm之内即可以无线充电，当然两个线圈之间的间距越小充电的效率越高。当机器鱼充电结束后，检测模块向控制装置发送信号，控制装置开启水泵，水泵的高压水经过导管冲击机器鱼的头部，使机器鱼脱离水下无线充电装置，当机器鱼头部的接近开关到漏斗状壳体锥部凸台的距离大于接近开关的感应距离时，接近开关信号传递给机器鱼的控制单元，该控制单元发送指令使机器鱼处于工作状态。

进一步改进，所述漏斗状壳体铰接在板体上，板体上设置有限位台，漏斗状壳体转动的角度为1-30度。机器鱼靠近漏斗状壳体时，还处于游动状态，具有一定的冲击力，当机器鱼与漏斗状壳体内壁发生碰撞时，漏斗状壳体会绕角接处稍微向前转动，起到缓冲作用，防止碰撞过渡激烈而损坏机器鱼；通过在板体上设置有限位台，使漏斗状壳体转动的角度为1-30度，防止机器鱼碰撞漏斗状壳体时漏斗状壳体发生翻转。

进一步改进，所述漏斗状壳体通过扭簧与板体转动连接。机器鱼在水中处于零重力状态，需要外力采能改变其运动状态，因为扭簧距有较大的恢复力，保证机器鱼在和漏斗状壳体发生碰撞后，在扭簧距恢复力作用下，漏斗状壳体回转时给机器鱼一个作用力，达到二次调整机器鱼位置的目的，保证机器鱼的接收线圈与充电线圈精确耦合。

进一步改进，所述板体倾斜设置，其上表面与水平面存在夹角，漏斗状壳体设置在板体较低的一端，利于机器鱼进入水下无线充电装置的漏斗状壳体中，且在充电过程中机器鱼与漏斗状壳体相抵持，防止机器鱼在充电过程中脱离水下无线充电装置。

进一步改进，所述板体的上表面与水平面的夹角为1-89度。

进一步改进，所述漏斗状壳体的锥部内壁设置有环形橡胶圈，通过设置橡胶圈起到缓冲作用，防止机器鱼进入水下无线充电装置中时与漏斗状壳体发生碰撞损坏机器鱼或者无线充电装置。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明所述机器鱼水下无线充电装置，包括充电支架、控制装置和脱离装置，当机器鱼的电量不足时，机器鱼游向无线充电装置处进行无线充电，机器鱼的头部能够与漏斗状壳体的内壁相切合，利用充电线圈与接收线圈之间道的电磁感应原理对电池进行充电；充电结束后，控制装置开启水泵，经过水泵的高压水经过导管冲击机器鱼的头部，使机器鱼脱离水下无线充电装置，定位准确，自动化程度高。

2、本发明所述的机器鱼水下无线充电装置，漏斗状壳体通过扭簧与板体转动连接，机器鱼在和漏斗状壳体发生碰撞后，在扭簧距恢复力作用下，漏斗状壳体回转时给机器鱼一个作用力，达到二次调整机器鱼位置的目的，保证机器鱼的接收线圈与充电线圈精确耦合。

3、通过倾斜设置板体，其上表面与水平面存在夹角，漏斗状壳体设置在板体较低的一端，利于机器鱼进入水下无线充电装置的漏斗状壳体中，且在充电过程中机器鱼与漏斗状壳体相抵持，防止机器鱼在充电过程中脱离水下无线充电装置。

附图说明

图1为本发明所述机器鱼在水下无线充电时的结构示意图。

图2为发明所述充电支架的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明所述的一种机器鱼水下无线充电装置，包括板体1、连接杆2、底座3、漏斗状壳体4、水泵5、机器鱼6、充电线圈7、凸台8等技术特征。

如图1、2所示，一种机器鱼水下无线充电装置，包括充电支架、控制装置和脱离装置，所述充电支架包括底座、连接杆、固定架，连接杆的下端与底座固连，连接杆上端与固定架连接，所述充电支架通过底座固定在水下，固定架包括设置在连接杆上端的板体和通过扭簧铰接在板体上的漏斗状壳体，漏斗状壳体的锥部内壁设置有环形橡胶圈，板体倾斜设置，其上表面与水平面的夹角为10度，漏斗状壳体的内壁与机器鱼的头部轮廓相切合，且漏斗状壳体设置在板体较低的一端；板体上密封设置有无线充电发射端装置，无线充电发射端装置包括无线充电发射模块、充电线圈，板体上靠近漏斗状壳体的锥部设置有凸台。所述控制装置防水密封设置在充电支架上，控制装置还包括检测模块，所述无线充电发射端装置均与控制装置之间电连接，控制装置通过水下电缆与外部电源连接。所述脱离装置包括水泵，所述水泵的出水端通过导管与漏斗状壳体的锥部连通，所述水泵与控制装置之间电连接。

本发明所述机器鱼鱼头的下部设置有无线充电模块的接收端装置和充电电池，无线充电模块的接收端装置与充电电池之间电连接；接收端装置包括接收线圈、无线充电接收模块和接收端防水外壳，所述接收端防水外壳固定在鱼头的下部，接收线圈密封固定于接收端防水外壳端部。机器鱼的头部还设置有接近开关。

机器鱼的充电过程如下：当机器鱼的电量低于10%时，机器鱼停止作业并游向无线充电装置处进行无线充电。当机器鱼进入水下无线充电装置中，机器鱼的头部与漏斗状壳体的内壁相切合，机器鱼的无线充电接收模块与无线充电发射端装置位置相对应。此时，机器鱼头部的接近开关到漏斗状壳体锥部凸台的距离小于接近开关的感应距离，则接近开关信号传递给机器鱼的控制单元，该控制单元发送指令使机器鱼处于休眠状态，保证机器鱼能够在稳定状态充电。利用充电线圈与接收线圈之间道的电磁感应原理对电池进行充电，充电线圈与接收线圈耦合，其间隙在5mm之内即可以无线充电，当然两个线圈之间的间距越小充电的效率越高。当机器鱼充电结束后，检测模块向控制装置发送信号，控制装置开启水泵，水泵的高压水经过导管冲击机器鱼的头部，使机器鱼脱离水下无线充电装置，当机器鱼头部的接近开关到漏斗状壳体锥部凸台的距离大于接近开关的感应距离时，接近开关信号传递给机器鱼的控制单元，该控制单元发送指令使机器鱼处于工作状态。

本发明中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。

Claims (5)

1.一种机器鱼水下无线充电装置，用于对机器鱼在水中进行无线充电，其特征在于，包括：

充电支架，包括底座、连接杆、固定架，连接杆设置在底座和固定架之间，充电支架通过底座固定在水中；所述固定架包括设置在连接杆上端的板体和设置在板体上的漏斗状壳体，漏斗状壳体的内壁能够与机器鱼的头相切合；板体上密封设置有无线充电发射端装置，无线充电发射端装置包括无线充电发射模块和充电线圈；

控制装置，所述控制装置密封设置在充电支架上，控制装置包括检测模块，所述无线充电发射端装置与控制装置之间电连接，控制装置通过水下电缆与外部电源连接；

脱离装置，所述脱离装置包括水泵和导管，水泵的出水端通过导管与漏斗状壳体的锥部连通，所述水泵与控制装置之间电连接。

2.根据权利要求1所述的机器鱼水下无线充电装置，其特征在于，所述漏斗状壳体铰接在板体上，板体上设置有限位台，漏斗状壳体转动的角度为1-30度。

3.根据权利要求2所述的机器鱼水下无线充电装置，其特征在于，所述漏斗状壳体通过扭簧与板体转动连接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的机器鱼水下无线充电装置，其特征在于，所述板体倾斜设置，其上表面与水平面存在夹角，漏斗状壳体设置在板体相对较低的一端。

5.根据权利要求4所述的机器鱼水下无线充电装置，其特征在于，所述板体的上表面与水平面的夹角为1-89度。